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JP3882216B2 - Stop control device for internal combustion engine - Google Patents

Stop control device for internal combustion engine Download PDF

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JP3882216B2
JP3882216B2 JP29460195A JP29460195A JP3882216B2 JP 3882216 B2 JP3882216 B2 JP 3882216B2 JP 29460195 A JP29460195 A JP 29460195A JP 29460195 A JP29460195 A JP 29460195A JP 3882216 B2 JP3882216 B2 JP 3882216B2
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JP
Japan
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internal combustion
combustion engine
torque
control device
stop
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豊児 八木
宏 田代
正志 本多
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Denso Corp
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関(エンジン)とトルク授受可能に配設された発電電動機等を備え、内燃機関の停止過程における車両振動を低減させる内燃機関の停止制御装置に関し、特に、運転状態に応じて自動的に内燃機関が停止および再始動する車両において好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、排気ガスの減少、燃料節約等を図るために、交差点等で停車した時、エンジンを自動的に停止し、再始動に際しては通常の発進操作(例えばクラッチ又はアクセルの踏み込み)で再始動させるエンジン自動停止始動装置が提案されている。この種の一例として、特開昭58−18353号公報に開示されている技術が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に、内燃機関が停止する過程において、内燃機関にトルク変動が発生する。このトルク変動は、吸入・圧縮・膨張(内燃機関停止過程では燃料供給しないため爆発は起こらない)・排気の各サイクル毎に負荷が変化することに起因するトルク変動と、ピストンの上下運動により発生する慣性力に起因するトルク変動との合成力として内燃機関を振動させ、この振動が車両振動として乗員に伝達される。
【0004】
一方、車両の共振周波数は、内燃機関のアイドル回転数以下にも存在するため、内燃機関の停止過程では、上述した内燃機関の振動が車両の共振周波数を通過することになり、この共振周波数近傍では特に車両振動が増幅されることになり、運転者等に不快感を与えるという問題がある。
また、上述した、交差点等で停車した時に、エンジンを自動的に停止及び再始動させるエンジン自動停止装置では、頻繁に内燃機関が停止・再始動を繰り返すため、内燃機関停止過程で、乗員が車両振動を受ける頻度が多くなり、乗員に不快感を頻繁に与えるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、内燃機関停止過程に、内燃機関振動を低減させることにより車両の振動を抑制し、乗員に不快感を与えない内燃機関の停止制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の技術手段を採用する。
この技術手段によれば、内燃機関の停止の要求を停止判定手段にて判定し、内燃機関の停止の要求がある場合に、トルク制御手段が、内燃機関の停止過程において発生するトルク変動に対して逆位相のトルクを付与するようにトルク付与手段を制御する。この結果、内燃機関の停止過程において発生するトルク変動を抑制することができ、このトルク変動によって引き起こされる車両振動を低減することが可能となり、乗員への振動の伝達を抑えることができ、良好な乗り心地を得ることができる。
【0008】
また、トルク制御手段は、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段からの回転数に基づいて回転数変化を求め、この回転数変化に応じて内燃機関の停止過程において発生するトルク変動と逆位相のトルクを付与することができる。すなわち、内燃機関の回転数の変化からトルク変動を求め、このトルク変動と逆位相のトルクを付与することができる。これにより、前述のように、トルク変動によって引き起こされる車両振動を低減することができ、乗員への振動伝達を抑えて良好な乗り心地を得ることができる。
とりわけ、請求項1では、トルク付与手段の制御により、停止過程における内燃機関の回転数が低下するにつれてトルク付与の時間が長くなるようにしている。このため、トルク変動によって引き起こされる車両振動が大幅に低減し、乗り心地が一層よくなる。
この場合、回転数の変化からトルク変動を求めるため、予めクランク角とトルク変動との対応関係を設定しておく必要がなく、機種(型式、気筒数等)の異なる内燃機関へ容易に適合させることができる。
【0009】
さらに、内燃機関が車両に搭載された請求項記載の技術手段によれば、内燃機関のトルク変動によって発生する振動が、車両の共振周波数近傍にあるか否かを判定する共振周波数判定手段を備え、この振動が共振周波数近傍にあると判定された時にトルク付与手段を作動させる。すなわち、内燃機関のトルク変動によって発生する振動が、車両の共振周波数近傍になって、増幅されるような時のみトルク制御が行われるため、トルク付与手段の作動頻度を下げることができ、効率的な作動が可能となり、ひいてはトルク付与手段の耐久性の向上につながる。また、効率的な作動に伴い、トルク付与手段を駆動するために必要な電力消費を抑えることができる。
【0010】
また、トルク付与手段は、請求項記載の技術手段のように、内燃機関のトルクを吸収する発電機能を有する発電機を用いることができる。すなわち、発電機能によって内燃機関に負荷をかけトルクを吸収することにより、発生するトルク変動と逆位相のトルクを付与することができる。
また、トルク付与手段は、請求項記載の技術手段のように、内燃機関にトルクを付与する電動機能と内燃機関のトルクを吸収する発電機能とを有する発電電動機を用いることもできる。すなわち、電動機能によって内燃機関にトルクを付与し、発電機能によって内燃機関に負荷をかけトルクを吸収することにより、発生するトルク変動と逆位相のトルクを付与することができる。
【0011】
さらに、請求項記載の技術手段によれば、停止判定手段にて内燃機関を自動的に停止するための成立条件を判定し、この成立条件が満たされ内燃機関が自動的に停止る場合に自動的にトルク制御が行われる。このため、内燃機関の停止及び再始動が自動で行われるエコラン制御を備えた車両において、内燃機関が頻繁に停止しても、停止の都度、車両振動が抑えられるので、良好な乗り心地を損なうことがない
また、請求項記載の技術手段によれば、停止判定手段は、イグニッションキーがオフにされたか否かを判定することにより実施に供される
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の停止制御装置の一実施例について図面に基づいて説明する。
[第1実施例]
図1は、本発明の第1実施例を示すものであり、内燃機関の停止制御装置を運転状態に応じて自動的に内燃機関を停止及び再始動させるエコノミーラン制御(以下エコラン制御と称す)を実行する車両に、本発明の内燃機関の停止制御装置を搭載した実施例の概略構成を示すブロック図である。
この内燃機関の停止制御装置は、車両に搭載された内燃機関1と、内燃機関1のクランク軸にトルク授受可能に連結された発電機能と電動機能の両機能を兼ね備えた発電電動機2と、この発電電動機2を制御する制御装置3を主要部として構成される。
【0013】
制御装置3は、発電電動機2の発電動作(発電機能)と電動動作(電動機能)との切り換え及び発電電動機2の出力を制御する電力制御部30と、内燃機関1の回転数及びクランク角を検出するクランク角センサ4からの信号がクランク角信号として入力されこのクランク角信号に基づいて電力制御部30を制御するコンピュータ300(以後、単にECU300と称す)とを備えている。
【0014】
このECU300には、後述するエコラン制御に用いられるエコランスイッチ301、クラッチアッパスイッチ302、クラッチロアスイッチ303及びブレーキスイッチ304からの信号が入力され、この入力信号に基づいて燃料噴射弁(図示しない)を制御して内燃機関1を制御する。
さらにECU300には、イグニッションキー5からの信号も入力され、この入力信号に基づいて内燃機関1の駆動・停止が決定される。
【0015】
また、発電電動機2は、電力制御部30を介してバッテリ6と電力授受可能に接続され、発電動作を行う際に発電電動機2にて発電された電力をバッテリ6に蓄積し、電動動作を行う際には発電電動機2へバッテリ6から電力を供給する。
なお、本発明のトルク付与手段が発電電動機2に、トルク制御手段が制御装置3に、クランク角検出手段及び回転数検出手段がクランク角センサ4にそれぞれ該当する。
【0016】
図2に、発電電動機2および電力制御部30の具体的な回路を示す。
発電電動機2は、三相同期機からなり、そのロータコアには励磁コイル21が巻装されており、そのステータコアには、スター接続された三相アーマチャコイル22が巻装されている。
【0017】
電力制御部30は、クランク角に基づいて開閉制御される三相インバータ回路31と、発電電動機2の励磁電流断続用のトランジスタ32とからなり、三相インバータ回路31は、ダイオードがそれぞれ並列接続された一対のnpnトランジスタ(又はIGBT)を直列接続してなる各相のインバータ3u,3v,3wからなり、各相のインバータ3u,3v,3wの両端はバッテリ6の両極にそれぞれ接続され、各相のインバータ3u,3v,3wの出力接続点は、三相アーマチャコイル22の各出力端に接続されている。
励磁コイル21の一端は、バッテリ6の低位端に接続され、他端はトランジスタ32を通じてバッテリ6の高位端に接続されている。
【0018】
以上の構成により、三相インバータ回路31は、ECU300の指令による各トランジスタ32の開閉タイミングの制御により、発電電動機2の発電動作と電動動作とが切り換えられ、また、励磁電流制御用のトランジスタ32の断続により発電電動機2の励磁電流の通電デューティ比が制御される。
これにより、発電電動機2は、発電動作及び電動動作を行って、内燃機関1とトルク授受し、また、バッテリ6と電力授受する。
【0019】
次に、エコラン制御について図3に基づいて説明する。
このエコラン制御ルーチンは、ECU300に格納されており、例えば8msの割り込みにてスタートする。
ECU300は、始めに、ステップ101で内燃機関1がその時点でエコラン制御による内燃機関1の停止中であるか否かを判別する。内燃機関1の作動中であれば、ステップ101においてNOとなり、ECU300は、後続のステップ102〜104でエコラン制御の実施条件を満たすか否か判別を行う。
【0020】
詳細には、ステップ102においては、エコランスイッチ301がONであるか否かを判別し、続くステップ103ではクラッチアッパスイッチ302がOFFであるか否か、すなわち、運転者の足がクラッチペダルから離されているか否かを判別する。また、ECU300は、続くステップ104では、その他のエコラン実施条件が成立しているか否かを判別する。具体的には、
▲1▼内燃機関(エンジン)水温が所定温度以上であるか、
▲2▼車速が0km/hであるか、
▲3▼車速が0km/hになってから所定時間が経過したか、
▲4▼ブレーキスイッチ304がONであるか、
▲5▼右折のシグナルがOFFであるか、
▲6▼アイドル状態であるか、
等が判別される。
【0021】
上記、ステップ102〜104において、すべてエコラン制御条件が成立した場合には(ステップ102〜104においてすべてYES)、ECU300は、ステップ105で内燃機関1の運転を停止制御を実行させ、本ルーチンを終了する。これにより、燃料噴射弁による燃料噴射や点火プラグによる点火動作が休止される。
逆に、上記のエコラン成立条件のいずれかが不成立の場合には(ステップ102〜104のいずれかにおいてNO)、ECU300は内燃機関1の運転を継続する。
なお、上記エコラン制御の条件判別ステップ102〜104若しくはイグニッションキースイッチ5が本発明の停止判定手段に該当する。
【0022】
一方、上記のステップ101においてエコラン制御により内燃機関の運転停止中の場合には(YES)、ECU300は、ステップ106で、クラッチロアスイッチ303がONであるか否か判別する。運転者による発進操作のためにクラッチペダルが踏み込まれている場合には(YES)、ステップ107において発電電動機2により内燃機関1を再始動させて、本ルーチンを終了する。
クラッチロアスイッチ303がOFFのままである場合には(NO)、ECU300は、そのまま、本ルーチンを終了する。
【0023】
以上の制御により、ECU300は、エコランスイッチ301がONになっている場合には、運転者が車両を停車させたとき、自動的に内燃機関1の運転を停止し、発進のためにクランクペダルが踏み込まれると、内燃機関1を再始動する。
【0024】
次に、上記内燃機関1の停止制御(ステップ105)のサブルーチンについて、図4のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップ201にて現在のエンジン回転数Neがx<Ne<yの範囲に属するか否かを判断する。このx及びyは、以下の制御(ステップ203〜206)を実行するにあたり制御領域の上下限を規定するものであり、車両の共振周波数域を含むように設定されている。このステップ201において現在のエンジン回転数Neがx<Ne<yの範囲に属すると判断されると、ステップ203へ移行する。なお、このステップ201が本発明の共振周波数判定手段に該当する。
【0025】
ここで、内燃機関1の停止過程における各気筒の1サイクル中にクランク軸に発生する負荷変動について図5に基づき説明する。この図5(a)は第1気筒の負荷変動波形を、(b)は第3気筒の負荷変動波形を、(c)は第4気筒の負荷変動波形を、(d)は第2気筒の負荷変動波形をそれぞれ示す線図であり、図5(e)は(a)〜(d)の負荷変動を合成した波形を示す線図である。
各気筒の1サイクルのうち、吸入行程では、スロットルが閉じられているため、ピストンが下がる時は、シリンダ内に負圧が発生し、クランク角180度でピークとなる負荷抵抗となる。圧縮行程では、シリンダ内が負圧から大気圧になるため、ピストンは引かれクランク軸の回転を補う力を生じる。
膨張行程では、吸入行程と同様に負荷抵抗を発生する。そして、排気行程では、排気バルブが開かれるため抵抗はなく、摩擦分の力を必要とする。
4気筒の場合、各シリンダの吸入と圧縮行程が相殺し、各サイクルの合成としてクランク軸には、図5(e)に示すように、クランク角が180度周期で変化する合成負荷トルクが発生する。
【0026】
図6により、各ピストンの合成による慣性力を説明する。4気筒の場合、第1ピストンNo1と第4ピストンNo4、第2ピストンNo2と第3ピストンNo3は、それぞれお互い同位相上にあり、第1ピストンNo1(一点鎖線)と第2ピストンNo2(破線)、第4ピストンNo4(一点鎖線)と第3ピストンNo3(破線)は、それぞれ正反対の180度位相上にある。
この2つの慣性力は、完全に相殺されず、実線に示す2次慣性力となる。この慣性力の大きさは、エンジン回転数が高ければ大きくなる。
【0027】
これら、図5(e)に示すクランク軸の合成負荷トルクと、図6の実線に示す合成慣性力との合力としてクランク軸に負荷変動が生じ、図7(a)のような負荷トルク波形となる。従って、この負荷変動トルクと逆位相のトルクを付与することにより負荷変動を低減すればエンジン振動を低減させることができる。すなわち、図7(b)に示すようにクランク角が90度から180度、270度から360度の場合は、発電電動機2を電動動作させトルクを付与し、それ以外のクランク角においては発電電動機2を発電動作させ負荷を与える負荷を与えることにより、トルクを吸収させればよいことになる。
【0028】
図4に戻り、続くステップ203では現在のクランク角θが90≦θ<180度の範囲に属するか否かを判断し、この範囲に存在する場合はステップ205へ進んで発電電動機2を電動動作させる。ステップ203にて現在のクランク角が90≦θ<180度の範囲に属さないと判断されるとステップ204へ進み、現在のクランク角θが270≦θ<360度の範囲に属するか否かが判断され、この範囲に属する場合はステップ205へ進み発電電動機2を電動動作させ、ステップ204において、現在のクランク角θが270≦θ<360度の範囲に属さないと判断されるとステップ206へ進み発電電動機2を発電動作させトルクを吸収させる。ステップ205、206にて発電電動機2を所定期間作動させた後、ステップ201へ再び戻り上述した制御を繰り返す。
【0029】
なお、ステップ201にて、現在のエンジン回転数Neがx<Ne<yの範囲に属さない場合は、ステップ202へ進み、現在のエンジン回転数NeがNe>yであるか否かが判断され、現在のエンジン回転数NeがNe>yを満たす場合は再びステップ201へ戻りステップ201の処理を実行し、Ne>yを満たさない場合は本サブルーチンを終了する。
【0030】
次に、上述したトルク制御を実行した時の制御結果について図8に基づき説明する。
図8(a)はエンジン停止過程におけるエンジン回転数の低下の状態を示す線図であり、実線が制御有り、破線が制御無しを示すものである。また図8(b)は発電電動機2の電動及び発電の動作を示す線図である。さらに図8(c)は車両振動の低減を示す振動波形図であり、実線が制御有り、破線が制御無しを示すものである。
この結果から明らかなように、第1実施例によれば、図8(a)の破線に示すような内燃機関1の停止過程に発生するトルク変動に対して、図8(b)の線図に示すように発電電動機2を発電動作及び電動動作を繰り返すよう制御することにより図8(a)の実線に示すように滑らかに回転数が減少するため、回転数の変動が抑制されて負荷トルク変動を小さくすることができる。従って、図8(c)に示すように、内燃機関1の停止指令が与えられてから内燃機関1が停止するまでの間に生じる車両振動を大幅に低減することができる。また、車両の共振周波数近傍を制御対象としてトルク制御が行われるため(x<Ne<yの範囲)、発電電動機2の作動頻度を下げることができ効率的に作動させることが可能となり、ひいては発電電動機2の耐久性の向上につながるとともに、発電電動機2を駆動するための電力消費を抑えることができる。
【0031】
なお、上記第1実施例では、4気筒の場合について説明したが、気筒数が異なる場合においても、クランク角と負荷変動との対応関係を予め求めておき、図4のフローチャートの各クランク角を変更することにより同様の処理によって変動トルクを抑制することができる。
【0032】
[第2実施例]
次に本発明の第2実施例について図9に基づき説明する。
上記第1実施例では図4のフローチャートにおいて説明したように、クランク角を検出して、このクランク角に応じて発電電動機2を発電動作若しくは電動動作させたが、第2実施例は、この図4のフローチャートに代えて図9のフローチャートを用いるものである。
【0033】
すなわち、ステップ301にてステップ201と同様に、現在のエンジン回転数Neがx<Ne<yの範囲に属するか否かを判断し、現在のエンジン回転数Neがx<Ne<yの範囲に属すると判断されるとステップ303へ移行する。続くステップ303では、一つ前のエンジン回転数Ne(i−1)と現在のエンジン回転数Ne(i)との回転数差Ne’=Ne(i−1)−Ne(i)を演算し、この回転数差Ne’が負であるか否かを判断し、負である場合には、ステップ304へ進み発電電動機2を発電動作させる。また、ステップ303にて回転数差Ne’が負ではないと判断されるとステップ305へ進み発電電動機2を電動動作させる。ステップ304、305にて発電電動機2をそれぞれ発電、電動動作させた後、ステップ301へ再び戻り上述した制御を繰り返す。
【0034】
なお、ステップ301にて、現在のエンジン回転数Neがx<Ne<yの範囲に属しない場合は、ステップ302へ進み、現在のエンジン回転数NeがNe>yであるか否かが判断され、現在のエンジン回転数NeがNe>yを満たす場合は再びステップ301へ戻りステップ301の処理を実行し、Ne>yを満たさない場合は、本サブルーチンを終了する。
【0035】
このように、第2実施例によれば、上述した第1実施例と同様の効果が得られるとともに、回転数の変化からトルク変動を求めるため、予めクランク角とトルク変動との対応関係を求めておく必要がなく、機種の異なる内燃機関に適合する場合においても発生するトルク変動を容易に求めることができ、制御装置3の構成を簡略化することができる。
なお、上記第1,2実施例では、車両の共振周波数近傍(x<Ne<yの範囲)を制御対象としてトルク制御を実行したが、これに限られるものではなく、内燃機関の停止過程全域においてトルク制御を実行してもよい。この場合、ステップ201又は301の判断処理に代えて例えば現在のエンジン回転数NeがNe≠0を満たすか否かを判断するようにし、この変更したステップ201又は301を満たさない場合は、サブルーチンを終了するように構成すればよい。すなわち、ステップ202又は302の処理ステップをOFFとする。
【0036】
さらに、上記第1,2実施例では、発電機能と電動機能を兼ね備えた発電電動機2を用いた場合を示したが、電動機能を有さない発電機によりトルク吸収のみを実行してもよい。この場合、ステップ205又は305の処理ステップをOFFとし、ステップ206又は304の発電動作のみが実行されることになる。また、この発電機に代えて、エアコンのコンプレッサと内燃機関との間に介挿される電磁クラッチにより内燃機関のトルク変動を吸収させることもできる。この場合には、ステップ206又は304の処理内容が電磁クラッチの作動に変更される。
【0037】
また,上記第1実施例では、内燃機関1を自動的に停止させる場合にトルク制御を実行するものについて説明したが、運転者の要求により内燃機関を停止させる場合においても上述した図4又図9のフローチャートに示す制御を実行することにより、上記第1,2実施例と同様の効果を得ることができる。この場合、イグニッションキー5がオフされたか否かを検出してこの制御を実行すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内燃機関の停止制御装置の第1実施例を示すブロック図である。
【図2】第1実施例における電気回路を示す回路図である。
【図3】本実施例のエコラン制御の動作を示すフローチャートである。
【図4】第1実施例の内燃機関の停止制御動作を示すフローチャートである。
【図5】内燃機関が4気筒の場合の各気筒の1サイクル中にクランク軸に生ずる負荷変動とクランク角との関係を示す波形図であり、(a)は第1気筒による負荷変動波形図、(b)は第3気筒による負荷変動波形図、(c)は第4気筒による負荷変動波形図、(d)は第2気筒による負荷変動波形図、(e)は(a)〜(d)を合成した合成負荷変動波形図である。
【図6】内燃機関が4気筒の場合の各ピストンによる慣性力の関係を示す図である。
【図7】(a)は図5(e)に示す合成負荷トルクと図6の実線に示す合成慣性力との合力を示す波形図、(b)は(a)の変動波形を低減させるための発電電動機の作動を示す線図である。
【図8】図4の制御を実行した場合の制御結果を示す特性図であり、(a)は内燃機関の負荷変動により生じる回転数の変動の抑制状況を示す線図、(b)は発電電動機の作動状況を示す線図、(c)は車両振動の低減状況を示す波形図である。
【図9】第2実施例の内燃機関の停止制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 内燃機関
2 発電電動機(トルク付与手段)
3 制御装置(トルク制御手段)
4 クランク角センサ(クランク角検出手段、回転数検出手段
5 イグニッションキー(停止判定手段)
300 コンピュータ(停止判定手段、共振周波数判定手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stop control device for an internal combustion engine that includes a generator motor and the like arranged to be able to exchange torque with an internal combustion engine (engine), and reduces vehicle vibration during the stop process of the internal combustion engine. This is suitable for a vehicle in which the internal combustion engine automatically stops and restarts.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to reduce exhaust gas, save fuel, etc., when the vehicle stops at an intersection, the engine is automatically stopped and restarted by a normal start operation (for example, depression of a clutch or accelerator). An engine automatic stop / start device has been proposed. As an example of this type, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-18353 is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, generally, in the process of stopping the internal combustion engine, torque fluctuation occurs in the internal combustion engine. These torque fluctuations are caused by torque fluctuations due to changes in the load in each cycle of intake, compression, expansion (no fuel is supplied when the internal combustion engine is stopped and no fuel is supplied), and exhaust cycles, and the vertical movement of the piston. The internal combustion engine is vibrated as a combined force with torque fluctuation caused by the inertial force, and this vibration is transmitted to the occupant as vehicle vibration.
[0004]
On the other hand, since the resonance frequency of the vehicle exists even below the idling speed of the internal combustion engine, the above-described vibration of the internal combustion engine passes through the resonance frequency of the vehicle in the stop process of the internal combustion engine, and the vicinity of this resonance frequency. In particular, the vehicle vibration is amplified, and there is a problem that the driver is uncomfortable.
In the above-described engine automatic stop device that automatically stops and restarts the engine when it stops at an intersection or the like, the internal combustion engine repeatedly stops and restarts frequently. There is a problem that the frequency of vibration is increased and the passengers are often discomforted.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and controls the stop of an internal combustion engine that suppresses the vibration of the vehicle by reducing the vibration of the internal combustion engine and does not cause discomfort to the occupant during the stop process of the internal combustion engine. An object is to provide an apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the technical means described in claim 1 is employed.
According to this technical means, when the request for stopping the internal combustion engine is determined by the stop determining means, and when there is a request for stopping the internal combustion engine, the torque control means responds to the torque fluctuation generated during the stop process of the internal combustion engine. The torque applying means is controlled so as to apply the reverse phase torque. As a result, it is possible to suppress torque fluctuations that occur during the stop process of the internal combustion engine, to reduce vehicle vibrations caused by the torque fluctuations, and to suppress transmission of vibrations to the occupant. You can get a ride.
[0008]
The torque control means obtains a rotational speed change based on the rotational speed from the rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine, and a torque fluctuation generated in the stopping process of the internal combustion engine according to the rotational speed change. A reverse phase torque can be applied. That is, a torque fluctuation can be obtained from a change in the rotational speed of the internal combustion engine, and a torque having a phase opposite to the torque fluctuation can be applied. Accordingly, as described above, vehicle vibration caused by torque fluctuation can be reduced, and transmission of vibration to the occupant can be suppressed to obtain a good ride comfort.
In particular, according to the first aspect, the torque application time is increased by the control of the torque application means as the rotational speed of the internal combustion engine in the stop process decreases. For this reason, vehicle vibrations caused by torque fluctuations are greatly reduced, and riding comfort is further improved.
In this case, since the torque fluctuation is obtained from the change in the rotational speed, it is not necessary to set the correspondence relationship between the crank angle and the torque fluctuation in advance, and it is easily adapted to an internal combustion engine of a different model (model, number of cylinders, etc.). be able to.
[0009]
Further, according to the technical means of claim 2 , wherein the internal combustion engine is mounted on the vehicle, the resonance frequency determining means for determining whether or not the vibration generated by the torque fluctuation of the internal combustion engine is in the vicinity of the resonance frequency of the vehicle. The torque applying means is operated when it is determined that the vibration is in the vicinity of the resonance frequency. That is, since the torque control is performed only when the vibration generated by the torque fluctuation of the internal combustion engine is in the vicinity of the resonance frequency of the vehicle and is amplified, the operating frequency of the torque applying means can be lowered and efficient. Operation, which leads to improvement in durability of the torque applying means. In addition, with efficient operation, it is possible to suppress power consumption necessary for driving the torque applying means.
[0010]
The torque applying means, such as the technical means according to claim 3, wherein, it is Rukoto using a generator having a power generation function of absorbing torque of the internal combustion engine. That is, by applying a load to the internal combustion engine by the power generation function and absorbing the torque, it is possible to apply a torque having a phase opposite to the generated torque fluctuation.
The torque applying means, such as the technical means according to claim 4, it is also Rukoto using the generator motor and a power generation function of absorbing torque of the electric function and the internal combustion engine to impart torque to the internal combustion engine. That is, by applying torque to the internal combustion engine by the electric function and absorbing the torque by applying a load to the internal combustion engine by the power generation function, it is possible to apply torque having a phase opposite to the generated torque fluctuation.
[0011]
Furthermore, according to the technical means according to claim 5, to determine the establishment condition for automatically stopping the internal combustion engine by the stop determining means, the internal combustion engine the satisfied condition is satisfied that stops automatically In this case, torque control is automatically performed . For this reason, in a vehicle equipped with eco-run control in which the internal combustion engine is automatically stopped and restarted, even if the internal combustion engine is frequently stopped, the vehicle vibration can be suppressed every time the engine is stopped, thereby impairing a good riding comfort. There is nothing .
Further, according to the technical means according to claim 6, stop determining means, ignition key is subjected to out by determining whether it has been turned off.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a stop control device for an internal combustion engine of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and an economy run control (hereinafter referred to as an eco-run control) for automatically stopping and restarting an internal combustion engine according to an operating state of a stop control device for the internal combustion engine. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment in which a stop control device for an internal combustion engine of the present invention is mounted on a vehicle that executes
The internal combustion engine stop control device includes an internal combustion engine 1 mounted on a vehicle, a generator motor 2 having both a power generation function and an electric function connected to a crankshaft of the internal combustion engine 1 so as to be able to transmit and receive torque. A control device 3 that controls the generator motor 2 is configured as a main part.
[0013]
The control device 3 includes a power control unit 30 that controls switching between the power generation operation (power generation function) and the motor operation (electric function) of the generator motor 2 and the output of the generator motor 2, and the rotational speed and crank angle of the internal combustion engine 1. A signal from the crank angle sensor 4 to be detected is input as a crank angle signal, and a computer 300 (hereinafter simply referred to as an ECU 300) for controlling the power control unit 30 based on the crank angle signal is provided.
[0014]
The ECU 300 receives signals from an eco-run switch 301, a clutch upper switch 302, a clutch lower switch 303, and a brake switch 304 that are used for eco-run control, which will be described later. A fuel injection valve (not shown) is connected to the ECU 300 based on the input signals. The internal combustion engine 1 is controlled by controlling.
Further, a signal from the ignition key 5 is also input to the ECU 300, and driving / stopping of the internal combustion engine 1 is determined based on this input signal.
[0015]
Further, the generator motor 2 is connected to the battery 6 through the power control unit 30 so as to be able to exchange power, and accumulates the power generated by the generator motor 2 when performing the power generation operation in the battery 6 to perform the electric operation. In some cases, power is supplied from the battery 6 to the generator motor 2.
The torque application means of the present invention corresponds to the generator motor 2, the torque control means corresponds to the control device 3, and the crank angle detection means and the rotation speed detection means correspond to the crank angle sensor 4, respectively.
[0016]
FIG. 2 shows specific circuits of the generator motor 2 and the power control unit 30.
The generator motor 2 is a three-phase synchronous machine, and an excitation coil 21 is wound around the rotor core, and a star-connected three-phase armature coil 22 is wound around the stator core.
[0017]
The power control unit 30 includes a three-phase inverter circuit 31 that is controlled to open and close based on the crank angle, and a transistor 32 for interrupting the excitation current of the generator motor 2. The three-phase inverter circuit 31 includes diodes connected in parallel. The inverters 3u, 3v, 3w of each phase formed by connecting a pair of npn transistors (or IGBTs) in series, and both ends of the inverters 3u, 3v, 3w of each phase are respectively connected to both poles of the battery 6, and each phase The output connection points of the inverters 3u, 3v, 3w are connected to the output terminals of the three-phase armature coil 22.
One end of the exciting coil 21 is connected to the lower end of the battery 6, and the other end is connected to the higher end of the battery 6 through the transistor 32.
[0018]
With the above configuration, the three-phase inverter circuit 31 is switched between the power generation operation and the electric operation of the generator motor 2 by controlling the opening / closing timing of each transistor 32 according to a command from the ECU 300, and the excitation current control transistor 32 is switched. The energization duty ratio of the excitation current of the generator motor 2 is controlled by the interruption.
Thus, the generator motor 2 performs a power generation operation and an electric operation, exchanges torque with the internal combustion engine 1, and exchanges power with the battery 6.
[0019]
Next, the eco-run control will be described with reference to FIG.
This eco-run control routine is stored in the ECU 300 and starts with an interrupt of, for example, 8 ms.
First, in step 101, the ECU 300 determines whether or not the internal combustion engine 1 is currently stopped by the eco-run control. If the internal combustion engine 1 is in operation, the determination in step 101 is NO, and the ECU 300 determines whether or not the conditions for executing the eco-run control are satisfied in subsequent steps 102 to 104.
[0020]
Specifically, in step 102, it is determined whether or not the eco-run switch 301 is ON. In subsequent step 103, it is determined whether or not the clutch upper switch 302 is OFF, that is, the driver's foot is released from the clutch pedal. It is determined whether or not. In step 104, ECU 300 determines whether other eco-run execution conditions are satisfied. In particular,
(1) Whether the internal combustion engine (engine) water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature,
(2) Whether the vehicle speed is 0 km / h,
(3) Check if the specified time has elapsed since the vehicle speed reached 0 km / h,
(4) Check whether the brake switch 304 is ON.
▲ 5 ▼ Is the right turn signal off?
▲ 6 ▼ Is it idle?
Etc. are discriminated.
[0021]
If the eco-run control conditions are all satisfied in steps 102 to 104 (YES in steps 102 to 104), ECU 300 causes the operation of internal combustion engine 1 to be stopped in step 105, and this routine is terminated. To do. Thereby, the fuel injection by the fuel injection valve and the ignition operation by the spark plug are stopped.
On the contrary, when any of the above-mentioned eco-run establishment conditions is not established (NO in any of steps 102 to 104), ECU 300 continues the operation of internal combustion engine 1.
The eco-run control condition determination steps 102 to 104 or the ignition key switch 5 correspond to the stop determination means of the present invention.
[0022]
On the other hand, when the internal combustion engine is stopped due to the eco-run control in step 101 (YES), the ECU 300 determines in step 106 whether the clutch lower switch 303 is ON. If the clutch pedal is depressed for the start operation by the driver (YES), the internal combustion engine 1 is restarted by the generator motor 2 in step 107, and this routine is terminated.
If the clutch lower switch 303 remains OFF (NO), the ECU 300 ends this routine as it is.
[0023]
By the above control, when the eco-run switch 301 is ON, the ECU 300 automatically stops the operation of the internal combustion engine 1 when the driver stops the vehicle, and the crank pedal is started for starting. When stepped on, the internal combustion engine 1 is restarted.
[0024]
Next, a subroutine for the stop control (step 105) of the internal combustion engine 1 will be described based on the flowchart of FIG.
First, in step 201, it is determined whether or not the current engine speed Ne belongs to the range of x <Ne <y. These x and y define the upper and lower limits of the control region in executing the following control (steps 203 to 206), and are set to include the resonance frequency region of the vehicle. If it is determined in step 201 that the current engine speed Ne belongs to the range of x <Ne <y, the process proceeds to step 203. This step 201 corresponds to the resonance frequency determination means of the present invention.
[0025]
Here, the load fluctuation generated on the crankshaft during one cycle of each cylinder in the stopping process of the internal combustion engine 1 will be described with reference to FIG. 5A shows the load fluctuation waveform of the first cylinder, FIG. 5B shows the load fluctuation waveform of the third cylinder, FIG. 5C shows the load fluctuation waveform of the fourth cylinder, and FIG. 5D shows the load fluctuation waveform of the second cylinder. FIG. 5E is a diagram illustrating a waveform obtained by synthesizing the load variations of (a) to (d).
In one cycle of each cylinder, in the intake stroke, the throttle is closed. Therefore, when the piston is lowered, negative pressure is generated in the cylinder, and the load resistance reaches a peak at a crank angle of 180 degrees. In the compression stroke, since the inside of the cylinder is changed from negative pressure to atmospheric pressure, the piston is pulled to generate a force that supplements the rotation of the crankshaft.
In the expansion stroke, load resistance is generated as in the suction stroke. In the exhaust stroke, since the exhaust valve is opened, there is no resistance and a force for friction is required.
In the case of four cylinders, the suction and compression strokes of each cylinder cancel each other, and as a result of each cycle, a combined load torque is generated on the crankshaft with the crank angle changing at a cycle of 180 degrees as shown in FIG. To do.
[0026]
With reference to FIG. 6, the inertial force resulting from the synthesis of the pistons will be described. In the case of four cylinders, the first piston No1 and the fourth piston No4, the second piston No2 and the third piston No3 are in phase with each other, and the first piston No1 (dashed line) and the second piston No2 (broken line) The fourth piston No. 4 (dashed line) and the third piston No. 3 (broken line) are on the opposite 180 degree phase.
These two inertia forces are not completely cancelled, but become the secondary inertia force shown by the solid line. The magnitude of this inertial force increases as the engine speed increases.
[0027]
As a result of the combined load torque of the crankshaft shown in FIG. 5 (e) and the combined inertial force shown by the solid line in FIG. 6, load fluctuation occurs in the crankshaft, and the load torque waveform as shown in FIG. Become. Therefore, if the load fluctuation is reduced by applying a torque having a phase opposite to that of the load fluctuation torque, the engine vibration can be reduced. That is, as shown in FIG. 7B, when the crank angle is 90 ° to 180 °, 270 ° to 360 °, torque is applied by operating the generator motor 2 and at other crank angles, the generator motor is applied. It is only necessary to absorb the torque by causing the power generation operation of 2 and applying a load for applying a load.
[0028]
Returning to FIG. 4, in the following step 203, it is determined whether or not the current crank angle θ is in the range of 90 ≦ θ <180 degrees. If it is in this range, the process proceeds to step 205 and the generator motor 2 is electrically operated. Let If it is determined in step 203 that the current crank angle does not belong to the range of 90 ≦ θ <180 degrees, the process proceeds to step 204 to determine whether or not the current crank angle θ belongs to the range of 270 ≦ θ <360 degrees. If it is judged that the current crank angle θ does not belong to the range of 270 ≦ θ <360 degrees in Step 204, the process proceeds to Step 205 and the generator motor 2 is electrically operated. The advance generator motor 2 is caused to generate power and absorb torque. After the generator motor 2 is operated for a predetermined period in steps 205 and 206, the process returns to step 201 and the above-described control is repeated.
[0029]
In step 201, if the current engine speed Ne does not belong to the range of x <Ne <y, the routine proceeds to step 202, where it is determined whether or not the current engine speed Ne is Ne> y. If the current engine speed Ne satisfies Ne> y, the process returns to step 201 to execute the process of step 201. If Ne> y is not satisfied, this subroutine ends.
[0030]
Next, a control result when the torque control described above is executed will be described with reference to FIG.
FIG. 8A is a diagram showing a state of a decrease in engine speed during the engine stop process, in which a solid line indicates that there is control and a broken line indicates that there is no control. FIG. 8B is a diagram showing the operation of the generator motor 2 for electric and power generation. Further, FIG. 8C is a vibration waveform diagram showing reduction of vehicle vibration, where a solid line indicates that there is control and a broken line indicates that there is no control.
As is apparent from this result, according to the first embodiment, the diagram of FIG. 8B shows the torque fluctuation generated in the stopping process of the internal combustion engine 1 as shown by the broken line of FIG. As shown in FIG. 8, the generator motor 2 is controlled to repeat the power generation operation and the electric operation, so that the rotation speed smoothly decreases as indicated by the solid line in FIG. Variation can be reduced. Therefore, as shown in FIG. 8C, the vehicle vibration that occurs between the time when the stop command for the internal combustion engine 1 is given and the time when the internal combustion engine 1 stops can be greatly reduced. Further, since torque control is performed in the vicinity of the resonance frequency of the vehicle (in the range of x <Ne <y), the operating frequency of the generator motor 2 can be lowered and can be operated efficiently, and as a result The durability of the electric motor 2 can be improved, and power consumption for driving the generator motor 2 can be suppressed.
[0031]
In the first embodiment, the case of four cylinders has been described. However, even when the number of cylinders is different, the correspondence relationship between the crank angle and the load fluctuation is obtained in advance, and each crank angle in the flowchart of FIG. By changing, it is possible to suppress the fluctuation torque by the same processing.
[0032]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, as described in the flowchart of FIG. 4, the crank angle is detected, and the generator motor 2 is caused to generate or operate according to the crank angle. 9 is used instead of the flowchart of FIG.
[0033]
That is, in step 301, as in step 201, it is determined whether or not the current engine speed Ne is in the range of x <Ne <y, and the current engine speed Ne is in the range of x <Ne <y. If it is determined that it belongs, the process proceeds to step 303. In the following step 303, the speed difference Ne ′ = Ne (i−1) −Ne (i) between the previous engine speed Ne (i−1) and the current engine speed Ne (i) is calculated. Then, it is determined whether or not this rotational speed difference Ne ′ is negative. If it is negative, the routine proceeds to step 304 and the generator motor 2 is caused to generate power. If it is determined in step 303 that the rotational speed difference Ne ′ is not negative, the process proceeds to step 305 to electrically operate the generator motor 2. In Steps 304 and 305, after the generator motor 2 is generated and electrically operated, the process returns to Step 301 and the above-described control is repeated.
[0034]
If it is determined in step 301 that the current engine speed Ne does not belong to the range of x <Ne <y, the process proceeds to step 302 to determine whether or not the current engine speed Ne is Ne> y. If the current engine speed Ne satisfies Ne> y, the process returns to step 301 and the processing of step 301 is executed. If Ne> y is not satisfied, this subroutine is terminated.
[0035]
As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained, and in order to obtain the torque fluctuation from the change in the rotational speed, the correspondence relationship between the crank angle and the torque fluctuation is obtained in advance. Therefore, it is possible to easily obtain the torque fluctuation that occurs even when the internal combustion engine is different in model, and the configuration of the control device 3 can be simplified.
In the first and second embodiments, the torque control is executed in the vicinity of the resonance frequency of the vehicle (range of x <Ne <y). However, the present invention is not limited to this, and the entire stop process of the internal combustion engine is not limited thereto. Torque control may be executed in step (b). In this case, instead of the determination process in step 201 or 301, for example, it is determined whether or not the current engine speed Ne satisfies Ne ≠ 0. If the changed step 201 or 301 is not satisfied, the subroutine is executed. What is necessary is just to comprise so that it may complete | finish. That is, the processing step of step 202 or 302 is turned OFF.
[0036]
Furthermore, although the case where the generator motor 2 having both the power generation function and the electric function is used in the first and second embodiments, only torque absorption may be executed by a generator that does not have the electric function. In this case, the processing step of step 205 or 305 is turned OFF, and only the power generation operation of step 206 or 304 is executed. Further, instead of this generator, torque fluctuations of the internal combustion engine can be absorbed by an electromagnetic clutch inserted between the compressor of the air conditioner and the internal combustion engine. In this case, the processing content of step 206 or 304 is changed to the operation of the electromagnetic clutch.
[0037]
In the first embodiment, the torque control is executed when the internal combustion engine 1 is automatically stopped. However, the above-described FIG. 4 or FIG. By executing the control shown in the flowchart of FIG. 9, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained. In this case, it is only necessary to detect whether or not the ignition key 5 is turned off and execute this control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a stop control device for an internal combustion engine according to the present invention;
FIG. 2 is a circuit diagram showing an electric circuit in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of eco-run control of the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a stop control operation of the internal combustion engine of the first embodiment.
FIG. 5 is a waveform diagram showing the relationship between the load variation generated on the crankshaft and the crank angle during one cycle of each cylinder when the internal combustion engine has four cylinders, and FIG. , (B) is a load variation waveform diagram by the third cylinder, (c) is a load variation waveform diagram by the fourth cylinder, (d) is a load variation waveform diagram by the second cylinder, and (e) is (a) to (d). FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship of inertial force by each piston when the internal combustion engine has four cylinders.
7A is a waveform diagram showing the resultant force of the combined load torque shown in FIG. 5E and the combined inertial force shown in the solid line of FIG. 6, and FIG. 7B is a graph for reducing the fluctuation waveform of FIG. It is a diagram which shows the action | operation of this generator motor.
8 is a characteristic diagram showing a control result when the control of FIG. 4 is executed, in which (a) is a diagram showing a suppression state of fluctuations in the rotational speed caused by load fluctuations of the internal combustion engine, and (b) is a power generation diagram; FIG. 5C is a waveform diagram showing a reduction state of vehicle vibrations. FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing a stop control operation of the internal combustion engine of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Generator motor (torque provision means)
3 Control device (torque control means)
4 Crank angle sensor (crank angle detection means , rotation speed detection means )
5 ignition key (stop decision means)
300 computer (stop decision means, the resonance frequency determining means)

Claims (6)

内燃機関の停止の要求を判定する停止判定手段と、
前記内燃機関とトルク授受可能に配設されたトルク付与手段と、
前記停止判定手段にて前記内燃機関の停止が要求された際、前記内燃機関の停止過程に生じるトルク変動を抑制するように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段とを備え、
前記トルク制御手段は、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段からの回転数信号に基づいて回転数変化を求め、この回転数変化に応じて前記トルク付与手段を制御することにより、前記停止過程における前記内燃機関のトルク変動に対して逆位相となるトルク付与とトルク吸収とを行い、前記内燃機関の回転数が低下するにつれて前記トルク付与の時間が前記トルク吸収の時間に対して長くなるようにしたことを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
Stop determination means for determining a request to stop the internal combustion engine;
Torque application means arranged to be able to exchange torque with the internal combustion engine;
Torque control means for controlling the torque applying means so as to suppress torque fluctuations that occur during the stop process of the internal combustion engine when the stop determination means requests the stop of the internal combustion engine;
The torque control means obtains a rotational speed change based on a rotational speed signal from a rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine, and controls the torque applying means according to the rotational speed change , Torque application and torque absorption are performed in opposite phases with respect to torque fluctuations of the internal combustion engine in the stopping process, and the torque application time with respect to the torque absorption time as the rotational speed of the internal combustion engine decreases. A stop control device for an internal combustion engine, characterized in that it is long .
前記内燃機関が車両に搭載された請求項1に記載の内燃機関の停止制御装置において、
更に、
前記内燃機関のトルク変動により発生する振動が、前記車両の共振周波数近傍にあるか否かを判定する共振周波数判定手段を備え、
前記振動が、前記共振周波数近傍にあると判定された時に前記トルク付与手段を作動させることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
The internal combustion engine stop control device according to claim 1, wherein the internal combustion engine is mounted on a vehicle.
Furthermore,
Resonance frequency determination means for determining whether vibration generated by torque fluctuation of the internal combustion engine is in the vicinity of the resonance frequency of the vehicle,
A stop control device for an internal combustion engine, wherein the torque application means is operated when it is determined that the vibration is in the vicinity of the resonance frequency.
請求項1または2に記載の内燃機関の停止制御装置において、
前記トルク付与手段は、前記内燃機関のトルクを吸収する発電機能を有する発電機からなることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
The internal combustion engine stop control device according to claim 1 or 2 ,
The torque application means comprises a generator having a power generation function for absorbing the torque of the internal combustion engine.
請求項1または2に記載の内燃機関の停止制御装置において、
前記トルク付与手段は、前記内燃機関にトルクを付与する電動機能と前記内燃機関のトルクを吸収する発電機能とを有する発電電動機からなることを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
The internal combustion engine stop control device according to claim 1 or 2 ,
The stop control device for an internal combustion engine, wherein the torque application means includes a generator motor having an electric function for applying torque to the internal combustion engine and a power generation function for absorbing torque of the internal combustion engine.
請求項1からのいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置を、運転状態に応じて自動的に前記内燃機関を停止及び再始動させるエコラン制御を実行する車両に搭載し、
前記停止判定手段は、前記エコラン制御により前記内燃機関を自動的に停止させるか否かの成立条件を判定することを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
The internal combustion engine stop control device according to any one of claims 1 to 4 is mounted on a vehicle that performs eco-run control for automatically stopping and restarting the internal combustion engine according to an operating state,
The stop control device for an internal combustion engine, characterized in that the stop determination means determines whether or not the internal combustion engine is automatically stopped by the eco-run control.
請求項1からのいずれかに記載の内燃機関の停止制御装置において、
前記停止判定手段は、イグニッションキーがオフにされたか否かを判定することを特徴とする内燃機関の停止制御装置。
The stop control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 ,
The stop control device for an internal combustion engine, wherein the stop determination means determines whether or not an ignition key is turned off.
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